В изобретении предлагается мешалка с вертикальным ротором для перемешивания сыпучего материала. Мешалка с вертикальным ротором содержит шнек, имеющий стойку шнека и пролет, содержащий верхний пролет и нижний пролет. В одном из примеров шнек содержит секачи, расположенные на внешней кромке пролета и предназначенные для того, чтобы резать сыпучий материал при вращении шнека. Шнек также содержит угловой нож, соединенный с внешней кромкой пролета и ориентированный так, что лезвие углового ножа расположено под углом, позволяющим угловому ножу, по меньшей мере частично, резать разрыхленный сыпучий материал, который может образовывать комья в смесительной камере, за счет чего, по меньшей мере частично, предотвращается или снижается образование комьев в смесительной камере и создаются условия для того, чтобы сыпучий материал падал на пол смесительной камеры и повышалось режущее действие секачей.

 

(57) Реферат / Формула:
изобретении предлагается мешалка с вертикальным ротором для перемешивания сыпучего материала. Мешалка с вертикальным ротором содержит шнек, имеющий стойку шнека и пролет, содержащий верхний пролет и нижний пролет. В одном из примеров шнек содержит секачи, расположенные на внешней кромке пролета и предназначенные для того, чтобы резать сыпучий материал при вращении шнека. Шнек также содержит угловой нож, соединенный с внешней кромкой пролета и ориентированный так, что лезвие углового ножа расположено под углом, позволяющим угловому ножу, по меньшей мере частично, резать разрыхленный сыпучий материал, который может образовывать комья в смесительной камере, за счет чего, по меньшей мере частично, предотвращается или снижается образование комьев в смесительной камере и создаются условия для того, чтобы сыпучий материал падал на пол смесительной камеры и повышалось режущее действие секачей.

 

---

МЕШАЛКА С ВЕРТИКАЛЬНЫМ РОТОРОМ ДЛЯ ПЕРЕМЕШИВАНИЯ СЫПУЧЕГО МАТЕРИАЛА (ВАРИАНТЫ)
Область применения изобретения
Настоящее изобретение в общем имеет отношение к созданию мешалки с вертикальным ротором, а более конкретно, к созданию вертикального шнека, предназначенного для использования в мешалке с вертикальным ротором.
Предпосылки к созданию изобретения
Корм для скота типично содержит различные ингредиенты, которые требуется перемешивать вместе ранее скармливания. Например, сено может быть перемешано с различными пищевыми добавками, такими как витамины, чтобы получить сыпучий материал. Уже известны различные мешалки (смесители), которые позволяют перемешивать сыпучий материал в желательной степени. Мешалки с вертикальным ротором раскрыты, например, в патентах США No. 5,863,122 и No. 5,462,354.
Многие известные ранее мешалки для приготовления корма имеют бак с одной или несколькими стенками и полом, образующими смесительную камеру, со средствами перемешивания, типично с одним или несколькими шнеками, вертикально установленными в смесительной камере и содержащими ножи для резки сыпучего материала, когда шнек вращается. При обычном использовании, компоненты сыпучего материала режут и перемешивают вместе за счет вращения шнека. После перемешивания, перемешанный сыпучий материал удаляют из бака через выпускное отверстие и распределяют соответствующим образом, обычно с использованием конвейера.
Количество сыпучего материала, которое необходимо перемешать, обычно является относительно большим. Например, загрузка сыпучего материала в мешалку может иметь вес 10,000 фунтов или больше. Перемешивание сыпучего материала
типично является медленным, причем выгрузка перемешанного сыпучего материала также занимает много времени, что увеличивает износ мешалки, увеличивает потребление топлива, трудозатраты в человеко-часах, эксплуатационные расходы и т.п.
Другой недостаток, связанный с использованием шнеков для мешалки с вертикальным ротором, заключается в том, что вращение шнека может приводить к уплотнению сыпучего материала вокруг внешнего периметра смесительной камеры. Это также может выталкивать сыпучий материал над боковой стенкой смесительной камеры и поверх бака, что приводит как к потере сыпучего материала, так и к снижению полезного объема бака смесительной камеры.
Кроме того, если ввести кипу материала (сена) в смесительную камеру и разрыхлить ее так, чтобы она потеряла исходную форму и был образован рыхлый материал, то может происходить комкование (образование комков, пробок) разрыхленного длинного волокнистого материала. Комкование разрыхленного сыпучего материала типично происходит главным образом посредине высоты шнека и поэтому ножи на верхнем пролете обычно являются бесполезными для снижения или предотвращения комкования, так как они не имеют прямого контакта с пробками из разрыхленного длинного волокнистого материала в сыпучем материале. Кроме того, менее плотная зона упаковки, которая главным образом является полой, образуется у основания шнека за счет комкования длинного волокнистого материала в сыпучем материале, что, среди прочего, может приводить к ухудшению качества перемешивания и/или к увеличению времени перемешивания. Дополнительно, сердцевина кипы сена может быть плохо обработана.
Мешалки с вертикальным ротором имеют затрудненную выгрузку длинного волокнистого материала, такого как солома или сено. При выгрузке, волокнистые материалы могут наматываться на заднюю кромку выпускного отверстия. Это может создавать препятствие для выхода перемешанного сыпучего материала наружу и
создавать точку давления на стенку мешалки у основания задней кромки выпускного отверстия, всякий раз, когда конец шнека проходит рядом с ней. Это может приводить к изгибу стенки мешалки, может создавать напряжения как в силовом агрегате, так и в карданной передаче/ редукторе, которые могут приводить к разрушению компонентов, таких как срезные болты, может деформировать выпускное отверстие, в частности, его заднюю кромку, и может мешать закрывать дверцу мешалки. Громкие шумы, связанные с некоторыми из этих побочных эффектов, также могут провоцировать испуг скота, что может приводить к ухудшению качества и/или к уменьшению количества молока или мяса.
Другая проблема, которая возникает по меньшей мере частично за счет захвата волокнистых материалов вокруг кромки выпускного отверстия, связана с неравномерным выпуском перемешанного сыпучего материала. Это нарушает схему питания скота, например, коров, что может отрицательно сказываться на производстве молока и мяса.
В связи с изложенным, существует необходимость в создании шнека для мешалки с вертикальным ротором, который позволяет устранить или смягчить по меньшей мере одну из указанных выше или других проблем, связанных с существующими шнеками и/или мешалками с вертикальным ротором.
Сущность изобретения
В соответствии с настоящим изобретением предлагается мешалка с вертикальным ротором, предназначенная для перемешивания сыпучего материала, которая содержит шнек, имеющий стойку шнека и пролеты, в том числе верхний пролет и нижний пролет или пролет основания. В одном из примеров, шнек содержит угловой нож, соединенный с внешней кромкой пролета и ориентированный так, что лезвие углового ножа расположено под углом, позволяющим угловому ножу резать по меньшей мере частично разрыхленный сыпучий материал, который может образовывать
пробки в смесительной камере, за счет чего по меньшей мере частично предотвращается или снижается комкование в смесительной камере и сыпучий материал может падать на пол смесительной камеры, что усиливает режущее действие секачей (режущих ножей).
Альтернативно или дополнительно предложена мешалка с вертикальным ротором для перемешивания сыпучего материала, которая содержит шнек для перемешивания сыпучего материала. Шнек содержит один или несколько секачей, установленных по периметру, непосредственно или косвенно, на нижнем пролете шнека, в том месте, которое проходит через материал, захваченный на кромке выпускного отверстия смесительной камеры, когда шнек вращается. Один или несколько секачей режут захваченный материал и удаляют его от выпускного отверстия, за счет чего освобождается захваченный материал и происходит более быстрая выгрузка перемешанного сыпучего материала. Один или несколько секачей могут быть главным образом вертикально ориентированы или могут быть расположены главным образом параллельно выпускному отверстию.
В соответствии с другим вариантом, предлагается мешалка с вертикальным ротором для перемешивания сыпучего материала, причем указанная мешалка с вертикальным ротором содержит:
смесительную камеру для приема сыпучего материала, причем указанная смесительная камера содержит пол и периферийную стенку, при этом указанная смесительная камера содержит выпускное отверстие, имеющее заднюю кромку, причем указанное выпускное отверстие предназначено для выгрузки перемешанного сыпучего материала, и дверцу для закрывания выпускного отверстия, причем указанная дверца выполнена с возможностью перемещения между открытым и закрытым положениями;
вертикальный шнек в смесительной камере, причем указанный вертикальный шнек содержит стойку шнека; и
верхний и нижний пролеты;
угловой нож, соединенный с внешней кромкой верхнего пролета, причем указанный угловой нож содержит лезвие, ориентированное под углом вверх относительно смежного пролета, чтобы по меньшей мере частично резать разрыхленный сыпучий материал, образующий пробки в смесительной камере.
В другом варианте указанной выше мешалки с вертикальным ротором, вертикальный шнек дополнительно содержит по меньшей мере один секач, расположенный на внешней кромке шнека и предназначенный для того, чтобы резать сыпучий материал, когда шнек вращается, причем указанный секач ориентирован под таким углом, что он расположен более параллельно полу смесительной камеры, чем угловой нож.
В еще одном варианте указанной выше мешалки с вертикальным ротором, угловой нож соединен с верхним пролетом в секции, расположенной ниже верхней части пролета.
В еще одном варианте указанной выше мешалки с вертикальным ротором, лезвие ориентировано под углом к полу смесительной камеры, составляющим ориентировочно от 15° до 110°, ориентировочно от 25° до 90°, ориентировочно от 30° до 90°, ориентировочно от 30° до 60°, около 45°, по меньшей мере около 30° или по меньшей мере около 45°.
В еще одном варианте указанной выше мешалки с вертикальным ротором, лезвие ориентировано так, чтобы втягивать сыпучий материал в пролет.
В еще одном варианте указанной выше мешалки с вертикальным ротором, передний конец лезвия расположен дальше от стойки шнека, чем задний конец лезвия, чтобы втягивать сыпучий материал в пролет.
В еще одном варианте указанной выше мешалки с вертикальным ротором, угловой нож дополнительно содержит:
соединительную пластину, которая содержит соединительную секцию,
предназначенную для соединения с пролетом шнека, и соединительную секцию, предназначенную для соединения с лезвием.
В еще одном варианте указанной выше мешалки с вертикальным ротором, угловой нож установлен позади и в непосредственной близости от одного из секачей.
В еще одном варианте указанной выше мешалки с вертикальным ротором, вертикальный шнек дополнительно содержит добавочный угловой нож.
В еще одном варианте указанной выше мешалки с вертикальным ротором, добавочный угловой нож соединен с нижним пролетом или с верхним пролетом.
В еще одном варианте указанной выше мешалки с вертикальным ротором, добавочный угловой нож установлен позади и в непосредственной близости от (основного) углового ножа.
В еще одном варианте указанной выше мешалки с вертикальным ротором, лезвие углового ножа и секач объединены в один нож.
В еще одном варианте указанной выше мешалки с вертикальным ротором, нижний пролет вертикального шнека имеет переднюю кромку и наружную кромку, образующую внешний контур нижнего пролета; причем указанный вертикальный шнек дополнительно содержит:
первое нижнее режущее лезвие, соединенное прямо или косвенно с нижним пролетом вертикального шнека в первой точке соединения, причем указанное первое нижнее режущее лезвие расположено так, чтобы проходить поблизости от задней кромки выпускного отверстия во время вращения шнека, чтобы резать материал, захваченный на задней кромке выпускного отверстия.
В еще одном варианте указанной выше мешалки с вертикальным ротором, первая точка соединения расположена в непосредственной близости от передней кромки нижнего пролета.
В еще одном варианте указанной выше мешалки с вертикальным ротором,
вертикальный шнек дополнительно содержит:
второе нижнее режущее лезвие, соединенное прямо или косвенно с нижним пролетом вертикального шнека во второй точке соединения, причем указанное второе нижнее режущее лезвие расположено так, чтобы проходить поблизости от задней кромки выпускного отверстия во время вращения шнека, чтобы резать материал, захваченной на задней кромке выпускного отверстия;
причем первая точка соединения расположена в непосредственной близости от передней кромки нижнего пролета, а вторая точка соединения расположена позади первой точки соединения.
В еще одном варианте указанной выше мешалки с вертикальным ротором, первое нижнее режущее лезвие ориентировано главным образом параллельно периферийной стенке у задней кромки отверстия.
В еще одном варианте указанной выше мешалки с вертикальным ротором, второе нижнее режущее лезвие ориентировано главным образом параллельно периферийной стенке у задней кромки отверстия.
В еще одном варианте указанной выше мешалки с вертикальным ротором, первое нижнее режущее лезвие ориентировано главным образом вертикально.
В еще одном варианте указанной выше мешалки с вертикальным ротором, второе нижнее режущее лезвие ориентировано главным образом вертикально.
В еще одном варианте мешалки с вертикальным ротором указанной выше, первое нижнее режущее лезвие содержит передний уголок с малым углом, имеющий угол ориентировочно от 1 до 45 градусов или около 15 градусов.
В еще одном варианте указанной выше мешалки с вертикальным ротором, второе нижнее режущее лезвие содержит передний уголок с малым углом, имеющий угол ориентировочно от 1 до 45 градусов или около 20 градусов.
В еще одном варианте указанной выше мешалки с вертикальным ротором, первое
нижнее режущее лезвие установлено так, что задний конец первого секача расположен дальше от точки на стенке смесительной камеры, чем передний конец первого нижнего режущего лезвия, при проходе мимо этой точки при вращении шнека.
В еще одном варианте мешалки с вертикальным ротором указанной выше, второе нижнее режущее лезвие установлено так, что задний конец второго нижнего режущего лезвия расположен дальше от точки на стенке смесительной камеры, чем передний конец второго нижнего режущего лезвия, при проходе мимо этой точки при вращении шнека.
В еще одном варианте указанной выше мешалки с вертикальным ротором, вертикальный шнек дополнительно содержит:
ползун, соединенный с нижним пролетом для направления сыпучего материала, причем указанный ползун содержит:
передний уголок;
нижнюю кромку; и
верхнюю кромку, противоположную нижней кромке;
причем ползун идет от нижнего пролета за внешнюю кромку нижнего пролета в направлении периферийной стенки смесительной камеры; и
при этом первое нижнее режущее лезвие соединено с ползуном.
В еще одном варианте указанной выше мешалки с вертикальным ротором, вертикальный шнек дополнительно содержит:
второе нижнее режущее лезвие, соединенное с ползуном во второй точке соединения, причем указанное второе нижнее режущее лезвие расположено так, чтобы проходить поблизости от задней кромки выпускного отверстия при вращении шнека, для того, чтобы резать материал, захваченный на задней кромке выпускного отверстия;
причем первая точка соединения расположена поблизости от верхней кромки, а передний уголок ползуна и вторая точка соединения расположены позади первой точки
соединения, поблизости от верхней кромки ползуна.
В соответствии с другим примерным вариантом предлагается мешалка с вертикальным ротором для перемешивания сыпучего материала, причем указанная мешалка с вертикальным ротором содержит:
смесительную камеру для приема сыпучего материала, причем указанная смесительная камера имеет пол и периферийную стенку, при этом указанная смесительная камера имеет дверцу, позволяющую выпускать перемешанный сыпучий материал;
вертикальный шнек в смесительной камере, причем указанный вертикальный шнек имеет стойку шнека и пролет, который содержит нижний пролет; и
распорную деталь, прямо или косвенно соединенную с нижним пролетом шнека, причем указанная распорная деталь содержит компонент, идущий ниже нижнего пролета шнека и предназначенный для контакта с полом смесительной камеры.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 показана изометрическая проекция с вырывом одного из вариантов мешалки с вертикальным ротором, с единственным шнеком, снабженным примерным угловым ножом.
На фиг. 2А, 2В и 2С показаны соответственно вид сверху, изометрическая проекция и вид сбоку одного из вариантов шнека для мешалки с вертикальным ротором, снабженного угловым ножом.
На фиг. ЗА и ЗВ показаны соответственно изометрические проекции углового ножа шнека для мешалки с вертикальным ротором, в собранном и разобранном виде.
На фиг. 4А, 4В и 4С показаны соответственно вид сверху, изометрическая проекция и вид сбоку другого варианта шнека для мешалки с вертикальным ротором, снабженного множеством угловых ножей.
На фиг. 5 показана изометрическая проекция с вырывом другого варианта
мешалки с вертикальным ротором, со сдвоенными шнеками, снабженными примерным угловым ножом.
На фиг. 6 показана изометрическая проекция примерной мешалки с вертикальным ротором.
На фиг. 7 показан вид сбоку примерного шнека для мешалки с вертикальным ротором.
На фиг. 8А показан вид сверху шнека для мешалки с вертикальным ротором, показанного на фиг. 7.
На фиг. 8В показан вид спереди шнека для мешалки с вертикальным ротором, показанного на фиг. 7.
На фиг. 8С показан вид сбоку шнека для мешалки с вертикальным ротором, показанного на фиг. 7.
На фиг. 9А показана изометрическая проекция в разобранном состоянии шнека для мешалки с вертикальным ротором, который содержит как нижние режущие лезвия, так и угловые ножи.
На фиг. 9В показана изометрическая проекция шнека для мешалки с вертикальным ротором, который содержит как нижние режущие лезвия, так и угловые ножи.
На фиг. 9С показан вид сверху шнека для мешалки с вертикальным ротором, который содержит как нижние режущие лезвия, так и угловые ножи.
На фиг. 10А показана изометрическая проекция другой примерной мешалки с вертикальным ротором, имеющей примерный шнек, с дверцей в открытом положении.
На фиг. 10В показан вид сверху шнека и мешалки с вертикальным ротором, показанной на фиг. 10А.
На фиг. НА показан график мощности, скорости и вращающего момента известной ранее мешалки с вертикальным ротором во время фазы перемешивания и
фазы разгрузки.
На фиг. 11В показан график мощности, скорости и вращающего момента мешалки с вертикальным ротором, имеющей по меньшей мере два секача, во время фазы перемешивания и фазы разгрузки.
Подробное описание изобретения
Угловой нож
Первый вариант мешалки с вертикальным ротором, имеющей примерный вертикальный шнек, будет описан далее со ссылкой на фиг. 1. Мешалка 50 с вертикальным ротором имеет смесительную камеру 100 для приема сыпучего материала, который должен быть перемешан. Смесительная камера 100 имеет открытую верхнюю часть 130 для приема сыпучего материала, пол 120, и зависимые стенки ПО, образующие смесительную камеру 100. Вертикальный шнек 20 расположен в смесительной камере 100 обычным образом. Смесительная камера 100 содержит дверцу 140, через которую перемешанный сыпучий материал выпускают из смесительной камеры 100, когда дверца 140 открыта. Шнек 20 содержит секачи (режущие ножи) 240, соединенные с внешней кромкой шнека и предназначенные для того, чтобы резать сыпучий материал, когда шнек вращается. Секачи 240 обычно расположены параллельно или фактически параллельно полу 120 смесительной камеры 100. Когда шнек 20 вращается, сыпучий материал перемешивается и измельчается (режется). Однако, может происходить комкование, когда разрыхленный волокнистый сыпучий материал, такой как сено, принудительно направляется вверх и стремится прижаться как к внешнему периметру смесительной камеры 100, так и к верхней части шнека 20. Для ослабления и/или смягчения этой проблемы, угловой нож 300 установлен вдоль внешней кромки шнека 20 и ориентирован так, что угловой нож 300 является более вертикальным, чем секачи 240. Типично, угловой нож 300 ориентирован под углом вверх относительно смежного пролета, на котором установлен угловой нож 300.
Угловой нож 300 может быть установлен позади одного из секачей 240. Угловой нож 300 может быть установлен над нижним пролетом шнека 20, как это описано далее более подробно со ссылкой на фиг. 2, 4 и 5. Угловой нож 300 установлен в таком месте на шнеке 20, которое позволяет прорезать отверстие (окно) в комках волокнистого сыпучего материала, чтобы материал мог падать вниз на шнек 20. Это позволяет секачам 240 входить в контакт с волокнистым сыпучим материалом быстрее и чаще при вращении шнека 20, за счет чего повышается степень измельчения волокнистого сыпучего материала секачами 240.
Один из вариантов примерного шнека 20 будет описан далее со ссылкой на фиг. 2А, 2В и 2С. Можно легко понять, что шнек 20 содержит стойку 200 шнека, вокруг которой расположен зависимый (отходящий от нее) пролет 210 для перемешивания, при вращении шнека 20, сыпучего материала, находящегося в смесительной камере 100. На фиг. 2В показан шнек 20 с отсоединенным примерным угловым ножом 300, ранее его крепления к пролету 210 шнека. Угловой нож 300 соединяют с внешней стороной пролета 210. Как это показано на фиг. 2А, 2В и 2С, угловой нож 300 может быть установлен позади секача 240. Угловой нож 300 содержит лезвие 315, ориентированное под углом вверх относительно секача 240. Типично, угловой нож 300 имеет лезвие 315, ориентированное под углом ориентировочно от 15° до 110° к полу 120, который обычно является главным образом горизонтальным. Альтернативно, лезвие 315 может быть ориентировано под углом ориентировочно от 25° до 90°, ориентировочно от 30° до 60°, или, альтернативно, может быть ориентировано под углом около 45°. Альтернативно, лезвие 315 может быть ориентировано под углом, составляющим по меньшей мере 30° или по меньшей мере 45°. Важно, что угловой нож 300 имеет угол наклона, подходящий для того, чтобы по меньшей мере частично врезаться в разрыхленный волокнистый сыпучий материал, который может образовывать пробки при вращении шнека 20, так что комкование уменьшается или устраняется и волокнистый сыпучий материал может
легко падать на нижнюю область шнека 20, так чтобы секачи 240 могли более эффективно резать сыпучий материал и/или пролет 210 мог более эффективно перемешивать сыпучий материал.
Угловой нож 300, показанный на фиг. 2А, 2В и 2С, прикреплен к шнеку 20 на пролете 210. Более конкретно, угловой нож 300 может быть прикреплен к области пролета шнека 20 над нижним пролетом 215. Эта область, которая может быть названа как верхний пролет 216, содержит все пролеты шнека 20, которые находятся частично или полностью над нижним оборотом пролета, называемым нижним пролетом 215. Когда используют добавочный угловой нож, как это будет описано далее со ссылкой на фиг. 4А, 4В и 4С, тогда добавочный угловой нож может быть расположен в любой области пролета 210, в том числе на верхнем пролете 216 или на нижнем пролете 215.
На фиг. 2А, 2В и 2С показан угловой нож 300, прикрепленный к пролету 210 шнека с использованием соединительной пластины 305. Соединительная пластина 305 установлена на пролете 210 шнека и содержит установочную секцию (показанную на фиг. ЗА и ЗВ), предназначенную для установки (закрепления) на ней лезвия 315. Следует иметь в виду, что угловой нож 300 может быть соединен со шнеком 20 при помощи любых подходящих средств крепления, например, при помощи болтов, заклепок, сварки и т.п. Альтернативно, угловой нож 300 может быть выполнен в виде одной детали, содержащей объединенные друг с другом соединительную пластину 305 и лезвие 315. Соединительная пластина 305 показана соединенной с обратной стороной пролета 210 шнека, однако это не имеет ограничительного характера. Альтернативно, соединительная пластина 305 может быть соединена с верхней стороной пролета 210 или с его обеими сторонами.
Угловой нож 300, после установки на шнек 20, обеспечивает по меньшей мере один из следующих эффектов. Во-первых, происходит меньшее комкование при перемешивании и резке разрыхленного волокнистого сыпучего материала. В результате,
сыпучий материал, а в особенности волокнистый сыпучий материал, такой как сено, измельчается и перемешивается быстрее. Поэтому требуется меньше трудозатрат в человеко-часах для подготовки сыпучего материала для использования, например, в качестве корма, что подтверждают приведенные ниже результаты испытаний мешалки. Во-вторых, меньше сыпучего материалы выбрасывается и теряется через верхнюю часть смесительной камеры 100, так как создаются условия для того, чтобы перемешанный сыпучий материал падал вниз на пол 120 смесительной камеры 100, где секачи 240 могут более эффективно резать волокнистый сыпучий материал. За счет падения вниз сыпучего материала и снижения комкования, больший объем волокнистого сыпучего материала может быть переработан при помощи мешалки с вертикальным ротором, по сравнению с мешалкой с вертикальным ротором, не имеющей углового ножа, закрепленного на шнеке, что также подтверждают приведенные ниже результаты испытаний мешалки.
Угловой нож 300 может быть ориентирован так, чтобы втягивать сыпучий материал в пролет 210 шнека 20. Одной из ориентаций, которая позволяет делать это, является ориентация, при которой передний конец углового ножа 300, относительно направления вращения шнека 20, будет расположен на большем расстоянии от стойки 200 шнека, чем задний конец углового ножа 300. При этом, сыпучий материал, который входит в контакт с угловым ножом 300, будет втягиваться в пролет 210, вместо того, чтобы выталкиваться наружу к стенке 110 смесительной камеры 100.
На фиг. ЗА и ЗВ показан пояснительный вариант углового ножа 300. Как уже было указано здесь выше, угловой нож 300 может быть соединен со шнеком любым подходящим образом, при условии, что угловой нож 300 ориентирован под углом вверх относительно смежного пролета, с которым угловой нож 300 соединен для того, чтобы резать разрыхленный волокнистый материал, который может образовывать пробки в смесительной камере. Следует иметь в виду, что на фиг. ЗА и ЗВ просто показан
пояснительный вариант, который может быть использован для соединения углового ножа 300 со шнеком.
Угловой нож 300 содержит лезвие 315 для резки сыпучего материала. Лезвие при необходимости может иметь зазубренную кромку 320, позволяющую повысить эффективность резки. Кроме того, предусмотрена соединительная пластина 305, предназначенная для соединения с пролетом шнека и для крепления к лезвию 315. Вариант соединительной пластины 305, показанный на фиг. ЗА и ЗВ, содержит сгиб 340, разделяющий соединительную секцию 310 шнека, предназначенную для соединения с пролетом шнека, и соединительную секцию 311 лезвия, предназначенную для соединения с лезвием 315.
Соединительная секция 310 шнека имеет отверстия 325, через которые могут быть пропущены крепежные детали, такие как болты или заклепки, используемые для крепления соединительной пластины 305 к шнеку. Специалисты легко поймут, что может быть использовано любое число и любая схема расположения отверстий 325, позволяющих произвести указанное соединение. Альтернативно, соединительная пластина 305 может быть приварена к пролету шнека, что позволяет исключить необходимость использования каких-либо отверстий 325.
Соединительная секция 311 шнека имеет отверстия 330, через которые могут быть пропущены крепежные детали, такие как болты или заклепки, используемые для соединения лезвия 315 с соединительной пластиной 305. Специалисты легко поймут, что может быть использовано любое число и любая схема расположения отверстий 330 позволяющих произвести указанное соединение. Альтернативно, соединительная пластина 305 может быть приварена к лезвию 315, что позволяет исключить необходимость использования каких-либо отверстий 330. Следует иметь в виду, что способ крепления не является существенным в соответствии с настоящим изобретением, поэтому показанный на фиг. ЗА и ЗВ вариант является просто пояснительным.
Сгиб 340 может быть осуществлен под любым подходящим углом, позволяющим придать лезвию 315 ориентацию, подходящую для того, чтобы (эффективно) резать сыпучий материал и в особенности волокнистый сыпучий материал, который может образовывать комки или пробки в смесительной камере, в результате вращения шнека. Например, сгиб 340 может иметь угол, позволяющий установить лезвие 315 под углом ориентировочно от 15° до 110° к полу смесительной камеры, который обычно является главным образом горизонтальным. Альтернативно, сгиб 340 может иметь угол ориентировочно от 25° до 90°, ориентировочно от 30° до 90°, ориентировочно от 30° до 60°, по меньшей мере около 30°, по меньшей мере около 45° или, альтернативно, около 45°.
Альтернативно, соединительная пластина 305 и лезвие 315 могут быть объединены и выполнены как единый компонент.
Другой вариант примерного шнека 20 будет описан далее со ссылкой на фиг. 4А, 4В и 4С. Шнек 20 содержит стойку 200 шнека с зависимым пролетом 210, который содержит нижний пролет 215 и верхний пролет 216, аналогично шнеку, описанному здесь выше со ссылкой на фиг. 2А, 2В и 2С. Как уже было описано здесь выше со ссылкой на фиг. 1, шнек 20 содержит секачи 240, установленные вдоль внешней кромки пролета 210 шнека 20 и предназначенные для того, чтобы резать сыпучий материал, когда шнек вращается. Секачи 240 обычно расположены параллельно или почти параллельно полу смесительной камеры. Шнек 20 содержит угловой нож 300, установленный вдоль внешней стороны пролета 210. Как это показано на фиг. 4А, 4В и 4С, угловой нож 300 может быть прикреплен позади секача 240. Угловой нож 300 содержит лезвие 315, ориентированное под углом вверх относительно секача 240. Типично, угловой нож 300 имеет лезвие 315, как это показано на фиг. 4В, которое расположено под углом ориентировочно от 15° до 110° к полу 120, который обычно является главным образом горизонтальным. Альтернативно, угловой нож 300 может
иметь угол ориентировочно от 25° до 90°, ориентировочно от 30° до 60°, по меньшей мере 30°, по меньшей мере 45° или, альтернативно, может иметь угол около 45°. Важно, что угловой нож 300 имеет угол, подходящий для того, чтобы по меньшей мере частично врезаться в разрыхленный волокнистый сыпучий материал, который может образовывать пробки при вращении шнека 20, так что комкование снижается или устраняется и волокнистый сыпучий материал может легко падать в нижнюю область шнека 20, так что секачи 240 могут более эффективно резать сыпучий материал и/или пролет 210 может более эффективно перемешивать сыпучий материал.
Угловой нож 300, показанный на фиг. 4А, 4В и 4С, прикреплен к шнеку 20 на верхнем пролете 216. Один или несколько добавочных угловых ножей 301 могут быть прикреплены к шнеку 20, чтобы осуществлять дополнительную резку образующего пробки разрыхленного сыпучего материала. Дополнительный угловой нож 301 может быть прикреплен прямо или косвенно к верхнему пролету 216 и/или к нижнему пролету 215, позади секача 240. Более того, добавочный угловой нож 301 может быть установлен последовательно с другими угловыми ножами, установленными рядом друг с другом, или, как это показано на фиг. 4, это может быть единственный добавочный угловой нож, установленный позади секача 240. Добавочный угловой нож 301 может иметь лезвие 315, ориентированное под углом вверх относительно секача 240, и может быть соединен с пролетом 210 через соединительную пластину 305, как уже было описано здесь выше со ссылкой на фиг. 3. Типично, добавочный угловой нож 301 имеет лезвие 315, как это показано на фиг. 4В, ориентированное под углом ориентировочно от 15° до 110° к полу 120, который обычно является главным образом горизонтальным. Альтернативно, лезвие 315 добавочного углового ножа 301 может быть установлено под углом ориентировочно от 25° до 90°, ориентировочно от 30° до 60°, по меньшей мере 30°, по меньшей мере 45° или, альтернативно, под углом около 45°. Важно, что добавочный угловой нож 301 имеет угол, подходящий для того, чтобы по меньшей мере
частично врезаться в разрыхленный волокнистый сыпучий материал, который может образовывать пробки при вращении шнека 20, так что комкование уменьшается или устраняется и волокнистый сыпучий материал может легко падать на нижнюю область шнека 20, так чтобы секачи 240 могли более эффективно резать сыпучий материал и/или так чтобы пролет 210 мог более эффективно перемешивать сыпучий материал.
Несмотря на то, что на фиг. 4А, 4В и 4С показан только один добавочный угловой нож 301, следует иметь в виду, что множество добавочных угловых ножей могут быть прикреплены к шнеку 20.
Возможен вариант, в соответствии с которым секач 240 и угловой нож 300 могут быть объединены вместе с образованием единого ножа, имеющего изогнутое лезвие.
Вертикальный шнек может дополнительно содержать различные устройства для направления сыпучего материала при его перемешивании, такие как ползун, установленный на нижнем пролете. Ползун может быть выполнен в соответствии с описанным в находящихся на одновременном рассмотрении патентах Канады 2,627,001 и 2,641,928, или может быть выполнен в соответствии с описанным далее со ссылкой на нижнее режущее лезвие. Вертикальный шнек в соответствии с настоящим изобретением может иметь одно или несколько нижних режущих лезвий, предназначенных для того, чтобы резать захваченный на кромке выпускного отверстия материал, освобождать его и производить более быструю выгрузку перемешанного сыпучего материала.
На фиг. 5 показан пояснительный вариант мешалки с вертикальным ротором 600 со сдвоенным шнеком. Мешалка с вертикальным ротором 600 со сдвоенным шнеком содержит первый вертикальный шнек 20 и второй вертикальный шнек 21. Каждый вертикальный шнек 20 и 21 содержит угловой нож 300, ориентированный так, чтобы по меньшей мере частично резать пробки волокнистого сыпучего материала, что позволяет более эффективно резать волокнистый сыпучий материал при помощи секачей 240, установленных на шнеках 20 и 21. Измельченный (резаный) и перемешанный сыпучий
материал удаляют через дверцу 140 и используют, например, в качестве корма, подстилки и т.п.
Результаты испытаний
Испытания в условиях эксплуатации были проведены в США в штате Алабама с использованием мешалки с вертикальным ротором, модель JL4575 и модель JL4425 фирмы Jay-Lor International.
При испытаниях в условиях эксплуатации углового ножа на мешалках с вертикальным ротором, было обнаружено, что время обработки снижается на 30-40 %.
Угловой нож также позволяет одновременно обрабатывать большее количество сена. При обработке сухого сена в модели JL4574, его количество было увеличено ориентировочно от 1500 фунтов до 2000 фунтов, при меньших потерях (просыпи). При обработке сухого сена в модели JL4425, его количество было увеличено ориентировочно от 1200 фунтов до 2000 фунтов, при меньших потерях (просыпи).
Шнек с секачами и угловым ножом позволяет производить обработку ориентировочно на 33 % больше сена в такой же промежуток времени, по сравнению со шнеком, имеющим только секачи.
Когда два угловых ножа были установлены на шнеке, скорость обработки сена увеличилась еще больше, а время обработки уменьшилось.
Было обнаружено, что угловые ножи помогают решить проблему или снизить остроту проблемы, связанной с тем, что не происходит обработка сердцевины кипы сена.
Угловые ножи уменьшают время перемешивания, необходимое для получения полного рациона перемешанного сена в среднем на 20-25 %. При этом не требуется повышение мощности (л.с).
Было также обнаружено, что новые (угловые) ножи помогают выгружать перемешанное сено из мешалки, так как эти ножи работают как сбрасыватель,
выталкивая сыпучий материал из дверцы с более частыми интервалами, при этом выгрузка сыпучего материала становится более гладкой и более устойчивой.
Угловые ножи были испытаны на четырех фермах с использованием различных рационов перемешанного сена, с одинаковыми или аналогичными результатами.
Нижнее режущее лезвие
Другой пояснительный вариант мешалки с вертикальным ротором, имеющей шнек, будет описан далее со ссылкой на фиг. 6. Мешалка 50 с вертикальным ротором имеет смесительную камеру 100 для приема перемешиваемого сыпучего материала. Смесительная камера 100 имеет открытую верхнюю часть для приема сыпучего материала, пол 120 и зависимую стенку ПО, образующие смесительную камеру 100. Вертикальный шнек 20 установлен в смесительной камере 100 для перемешивания и резки сыпучего материала, такого как солома, сено, зерно, добавки и т.п. Смесительная камера 100 содержит дверцу 140, показанную в закрытом положении, которая закрывает выпускное отверстие, через которое перемешанный сыпучий материал выгружается из смесительной камеры 100, когда дверца 140 открыта. Выпускное отверстие и дверца 140 могут быть расположены на лицевой стороне смесительной камеры 100, как это показано на фиг. 6, или, альтернативно, могут быть расположены в любом другом подходящем положении вокруг смесительной камеры 100, как это показано, например, на фиг. 10Аи 10В.
На фиг. 7 и 8А-8С показаны различные виды пояснительного варианта шнека 20, предназначенного для использования в смесительной камере мешалки с вертикальным ротором. Шнек 20 имеет стойку 200 шнека с пролетом 210, прикрепленным к ней. Пролет 210 служит для перемешивания и/или резки сыпучего материала при вращении шнека 20. Различные конфигурации пролета могут быть использованы для перемешивания и/или резки сыпучего материала в смесительной камере. Например, пролет может иметь множество пролетов, таких как нижний пролет 215 и верхний
пролет. Следует иметь в виду, что пролет 210 шнека может иметь больше двух пролетов, причем пролет 210 может быть коническим, идущим от верхнего пролета до нижнего пролета 215. Альтернативно, пролет 210 может иметь только один пролет, который здесь назван как нижний пролет 215. Следует иметь в виду, что нижний пролет 215, верхний пролет и любые другие пролеты, если они есть, типично являются частью единого непрерывного пролета 210. Нижний пролет 215 имеет внешнюю кромку 235, образующую внешний контур нижнего пролета 215 и, в случае конического пролета 210, внешний контур пролета 210. Пролет 210 может быть выполнен в соответствии с описанным в находящемся на одновременном рассмотрении патенте Канады No. 5,863,122 или в патентах США No. 5,863,122 и No. 5,462,354, которые полностью включены в данное описание в качестве ссылки.
Нижний пролет 215 заканчивается передней кромкой 205. Передняя кромка 205 может быть слегка поднята над полом 120 смесительной камеры 100 и может быть ориентирована главным образом параллельно полу.
Нижний пролет 215 также может содержать плоскую секцию, расположенную главным образом параллельно полу 120 смесительной камеры 100, за счет чего увеличивается шаг между нижним пролетом 215 и расположенным выше пролетом, на высоту плоской секции. Плоская секция может быть слегка поднята от пола 120 смесительной камеры 100, чтобы свести к минимуму или устранить заедание сыпучего материала между полом 120 и нижним пролетом 215 шнека 20. Плоская секция может иметь такую форму, которая позволяет ей находиться на более высоком уровне от пола 120 смесительной камеры 100, чем передняя кромка 205.
Вертикальный шнек 20 может дополнительно иметь различные устройства для направления сыпучего материала при его перемешивании, такие как ползун 230, закрепленный на нижнем пролете 215. Ползун 230 типично соединен с нижним пролетом 215 вдоль нижней кромки 290. Ползун 230 дополнительно содержит верхнюю
кромку 285, противоположную нижней кромке 290, которая при необходимости может выходить за внешнюю кромку 235 нижнего пролета 215, в направлении внутренней поверхности стенки ПО смесительной камеры 100 (что показано на фиг. 10А и 10В). Верхняя кромка 285 ползуна 230 может выходить за контур нижнего пролета 215 и также может быть расположена в непосредственной близости по меньшей мере от задней кромки 400 выпускного отверстия 410 в стенке ПО смесительной камеры 100, когда она проходит мимо задней кромки выпускного отверстия при вращении шнека 20, как это показано, например, на фиг. 10А и 10В. Это поясняется далее более подробно. Ползун 230 может заканчиваться на переднем конце передним уголком 280, который может быть расположен в непосредственной близости от передней кромки 205 нижнего пролета 215.
Ползун 230 может быть выполнен как часть нижнего пролета 215, при этом он не является отдельной подсоединяемой деталью. Таким образом, шнек 20 может иметь ползун 230, который встроен в нижний пролет 215, например, при помощи гибки, вырезания, формовки и т.п.
Как уже было указано здесь выше, мешалки с вертикальным ротором, показанные на фиг. 7, 8А-8С, и 10А-10В, могут иметь трудности при выгрузке длинных волокнистых материалов, таких как солома или сено. При выгрузке, часть волокнистых материалов задерживается за счет наматывания вокруг задней кромки 400 выпускного отверстия 410.
Было обнаружено, что использование нижнего режущего лезвия 220, установленного поблизости от периметра шнека 20, позволяет успешно решить эту проблему. Когда шнек 20 вращается, нижнее режущее лезвие 220 срезает захваченный материан, освобождает его и позволяет производить быстрее и чище выгрузку перемешанного сыпучего материала. Типично, нижнее режущее лезвие 220 срезает захваченный материал с задней кромки 400, большая часть которого затем падает через
выпускное отверстие 410 на контейнер, если он есть. Нижнее режущее лезвие 220 может быть установлено прямо или косвенно на нижнем пролете 215 пролета 210 с использованием любого подходящего средства крепления, например, за счет соединения болтами или соединения сваркой нижнего режущего лезвия 220 со шнеком 20. Нижнее режущее лезвие 220 может быть установлено так, что оно будет находиться рядом с задней кромкой 400 выпускного отверстия 410, когда оно проходит мимо выпускного отверстия 410 при вращении шнека 20, так что траектория движения нижнего режущего лезвия 220 при вращении шнека 20 будет пересекаться с материалом, захваченным вокруг задней кромки 400 выпускного отверстия 410. Типично, материал задерживается у основания задней кромки 400 и постепенно накапливается. Как таковое, нижнее режущее лезвие 220 может быть установлено так, что траектория движения нижнего режущего лезвия 220 будет проходить рядом с задней кромкой 400 выпускного отверстия 410 и, при необходимости, через нижнюю область задней кромки 410, так что захваченный материал будет срезаться при помощи нижнего режущего лезвия 220.
Нижнее режущее лезвие 220 может быть прикреплено к ползуну 230, который соединен с нижним пролетом 215, как это показано на фиг. 7, 8А-8С и 10А-10В. Это может быть особенно эффективным, если ползун 230 почти доходит до внутренней поверхности стенки ПО смесительной камеры 100 и почти доходит до задней кромки 400 выпускного отверстия 410, когда верхняя кромка 285 ползуна 230 при вращении проходит мимо выпускного отверстия 410. В таком случае, нижнее режущее лезвие 220 может быть установлено рядом с верхней кромкой 285 ползуна 230. Для дополнительного повышения режущей способности нижнего режущего лезвия 220, нижнее режущее лезвие 220 может быть установлено так, чтобы поперечная ось нижнего режущего лезвия 220 была главным образом вертикальной и перпендикулярной к полу 120 смесительной камеры 100, или была главным образом параллельной стенке 110 смесительной камеры 100 у задней кромки 400 отверстия 410.
Для дополнительного повышения режущей способности нижнего режущего лезвия 220, нижнее режущее лезвие 220 может быть зазубренным. Зубья повышают режущую способность нижнего режущего лезвия 220 и дополнительно повышают прочность нижнего режущего лезвия 220 и уменьшают эксплуатационные расходы, связанные с нижним режущим лезвием 220. Областью зубьев нижнего режущего лезвия 220 может иметь покрытие, повышающее срок службы лезвия 220, так как оно делает лезвие более прочным или более стойким к коррозии. Покрытием может быть (но без ограничения) гальванизированное покрытие или покрытие из карбида вольфрама.
В альтернативном варианте, нижнее режущее лезвие 220 может быть установлено непосредственно на нижнем пролете 215. Нижнее режущее лезвие 220 может быть установлено так, что передний конец нижнего режущего лезвия 220 будет находиться рядом с передней кромкой 205 нижнего пролета 215. В таком варианте, нижний пролет 215 может идти в направлении стенки НО и доходить почти до задней кромки 400 отверстия 410, когда нижнее режущее лезвие 220 проходит мимо нее при вращении шнека 20. Нижнее режущее лезвие 220 должно иметь точку соединения в таком месте на шнеке 20, чтобы нижнее режущее лезвие 220 проходило через материал, захваченный на задней кромке 400 выпускного отверстия 410. Как уже было указано здесь выше, материал типично будет захвачен в нижней области задней кромки 400 выпускного отверстия 410.
Нижнее режущее лезвие 220 может иметь передний уголок с малым углом, чтобы свести к минимуму усилие, которое требуется для проталкивания режущего лезвия 220 через сыпучий материал и через захваченный материал. Следует иметь в виду, что требуется больше мощности и, следовательно, больший расход топлива, когда возрастает усилие, которое требуется для проталкивания режущего лезвия через сыпучий материал. Следует иметь в виду, что может быть использован угол (угол наклона режущего лезвия) ориентировочно от 5 и 35 градусов, однако угол от одного до
нескольких градусов может быть достаточен для срезания по меньшей мере части захваченного материала. Например, может быть использован угол 15 градусов. Следует иметь в виду, что эти углы приведены только в качестве примера.
Нижнее режущее лезвие 220 может иметь плоскую внешнюю сторону, обращенную к внутренней стенке ПО смесительной камеры 100. Внутренняя сторона режущего лезвия, противоположная внешней стороне, может иметь угловой верхний участок, полученный за счет заостренной кромки на верхней части лезвия 220. Угловой верхний участок может быть зазубренным, как уже было указано здесь выше. Зазубренная кромка повышает эксплуатационную долговечность нижнего режущего лезвия 220. Можно полагать, что зубья прикладывают небольшую поперечную силу к сыпучему материалу, что способствует лучшему перемешиванию материала. Установка нижнего режущего лезвия 220 на ползуне 230 или на нижнем пролете 215 также способствует отделению (смещению) материала как от стенки ПО, так и от задней кромки 400 выпускного отверстия 410.
При необходимости на шнеке 20 может быть установлено второе нижнее режущее лезвие 225, чтобы дополнительно повысить способность шнека 20 срезать материал, захваченный на задней кромке 400 выпускного отверстия 410. Второе лезвие 225 может иметь покрытие и зубья, аналогичные описанным со ссылкой на нижнее режущее лезвие 220. Второе нижнее режущее лезвие 225 может быть соединено прямо или косвенно с нижним пролетом 215 шнека 20 во второй точке соединения, в таком месте на шнеке 20, что нижнее режущее лезвие 225 будет проходить через материал, захваченный на задней кромке 400 отверстия 410. Вторая точка соединения может быть расположена позади первой точки соединения на периметре нижнего пролета 215 или поблизости от верхней кромки 285 ползуна 230. Второе нижнее режущее лезвие 225 может быть закреплено с использованием любого подходящего средства крепления, например, при помощи болтов или сварки.
Второе нижнее режущее лезвие 225 может быть выполнено аналогично описанному здесь выше первому нижнему режущему лезвию 220. Передний уголок с малым углом может иметь такой же угол, что и первое нижнее режущее лезвие 220, или другой угол. Например, первое нижнее режущее лезвие может иметь передний уголок с малым углом, составляющим около 15 градусов, а второе нижнее режущее лезвие 225 может иметь передний уголок с малым углом, составляющим около 20 градусов. Следует иметь в виду, что эти углы приведены только в качестве примера. За рамки настоящего изобретения не выходит использование лезвий 220 и 225, которые могут иметь передние уголки с любыми подходящими малыми углами, позволяющими срезать материал, задержанный вокруг задней кромки 400 выпускного отверстия 410.
Любое одно или оба лезвия 220 и 225 могут быть установлены под таким углом, что задний конец лезвия, противоположный переднему уголку с малым углом, будет сужаться (идти на конус) от внутренней поверхности стенки ПО смесительной камеры 100.
В соответствии с не ограничительным примером, первое и второе лезвия 220 и 225 имеют одинаковую длину. Длина лезвий 220 и 225 может составлять, например, (но без ограничения) около 17 дюймов. Однако следует иметь в виду, что лезвия 220 и 225 могут иметь различные длины, в том числе отличающиеся друг от друга, которые могут иметь длину больше или меньше чем 17 дюймов. За рамки настоящего изобретения не выходит использование лезвий 220 и 225 любой длины, которые позволяют срезать материал, задержанный вокруг задней кромки 400 выпускного отверстия 410.
Нижнее режущее лезвие 220 и, возможно, второе нижнее режущее лезвие 225, позволяют срезать и удалять захваченный материал от отверстия 410, за счет чего может происходить более быстрая выгрузка сыпучего материала из смесительной камеры 100. Более быстрая выгрузка позволяет экономить энергию, снижает время работы шнека и мешалки с вертикальным ротором, уменьшает эксплуатационные расходы и снижает
износ и повышает эксплуатационную долговечность мешалки 50 и шнека 20, причем меньше трудозатрат в человеко-часах требуется для обслуживания мешалки 50 и, следовательно, снижаются расходы по эксплуатации.
Удаление захваченного материала позволяет также снизить нарастание давления на стенке ПО смесительной камеры 100, когда шнек 20 проходит через захваченный материал, за счет чего снижается напряжение, приложенное к смесительной камере 100 и к силовому агрегату, за счет накопления захваченного материала вокруг кромки отверстия 400.
Кроме того, достигается более равномерная выгрузка перемешанного сыпучего материала, так как устраняются комки захваченного материала. Накопление материала уменьшается, в результате чего снижения количества материала, захваченного вокруг задней кромки 400 выпускного отверстия 410.
Несмотря на то, что здесь был описан шнек как с одним, так и с двумя режущими лезвиями, за рамки настоящего изобретения не выходит использование нескольких режущих лезвий для удаления материала, захваченного вокруг кромки выпускного отверстия 410. Например, множество лезвий, в том числе три или несколько лезвий, могут быть установлены на нижнем пролете 215 или на ползуне 230, для того, чтобы срезать захваченный материал.
На фиг. 9А-9С показан пояснительный вариант шнека 20, который содержит как описанный здесь выше угловой нож 300, так и ползун 230 с первым нижним режущим лезвием 220 и вторым нижним режущим лезвием 225, соответствующими описанному здесь выше.
Распорная деталь может быть использована для того, чтобы создать опорную поверхность, такую как полоса трения, опорная поверхность, блок или поверхность износа, или шарик качения или колесо, для поддержки внешней области нижнего пролета 215 или ползуна 230, когда они находятся под нагрузкой, например, когда в
смесительную камеру 100 загружен сыпучий материал. Загрузка сыпучего материала может вызывать прогиб нижнего пролета 215 вниз, за счет чего режущие лезвия 220 и/или 225 будут выступать под углом наружу к стенке 110 смесительной камеры 100. Если нижний пролет 215 или факультативный ползун 230 являются слишком тонкими, изгиб может быть достаточен для того, чтобы режущие лезвия 220 и/или 225 входили в контакт с внутренней поверхностью стенки ПО, что может приводить к повреждению или износу стенки ПО и/или режущих лезвий 220 и 225. Для того, чтобы исключить или уменьшить изгиб нижнего пролета 215 и/или ползуна 230 может быть использована распорная деталь. Распорная деталь может быть соединена с нижним пролетом 215 или с факультативным ползуном 230. Распорная деталь может быть использована для того, чтобы предотвращать контакт внешней области нижнего пролета шнека с полом или трение об пол, причем распорная деталь дополнительно исключает контакт нижнего режущего лезвия с внутренней стенкой смесительной камеры или повреждение этой стенки за счет прогиба нижнего пролета под нагрузкой. Результаты испытаний
Испытание 1: Время выгрузки с использованием шнека без нижних режущих лезвий и с нижними режущими лезвиями.
На фиг. НА и 11В показаны графики результатов при выгрузке перемешанного сыпучего материала с использованием шнека без нижних режущих лезвий и с нижними режущими лезвиями. В каждом испытании использовали смесь двух кип аналогичного сена, которую помещали в мешалку с вертикальным ротором, после чего введенный в мешалку материал резали и перемешивали, а затем выгружали. Материал смесей в том и еще одном испытании резали до одинаковой длины. На фиг. ПА и ИВ показаны графики вращающего момента, скорости и мощности мешалки с вертикальным ротором, в которой производили обработку двух кип сена при закрытой дверце 140 и производили выгрузку перемешанного и резаного сена, когда дверцу 140 открывали. На
графиках, момент открывания дверцы и выгрузки совпадает с моментом, когда скорость резко падает. Например, на фиг. ПА выгрузка начинается ориентировочно в 9:48, а на фиг. 11В выгрузка начинается ориентировочно в 9:30. График на фиг. ПА показывает результаты для мешалки с вертикальным ротором, имеющей шнек без нижних режущих лезвий, а график на фиг. 11В показывает результаты для мешалки с вертикальным ротором, имеющей шнек с первым и вторым нижними режущими лезвиями. Время выгрузки (обработки) с использованием шнека без нижних режущих лезвий составило около 12 минут. Время выгрузки (обработки) с использованием шнека с режущими лезвиями составило около 6 минут 30 секунд.
Несмотря на то, что были описаны предпочтительные варианты осуществления изобретения, совершенно ясно, что в него специалистами в данной области могут быть внесены изменения и дополнения, которые не выходят за рамки формулы изобретения.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Мешалка с вертикальным ротором для перемешивания сыпучего материала, содержащая:
смесительную камеру для приема сыпучего материала, которая содержит пол, периферийную стенку, выпускное отверстие, имеющее заднюю кромку, причем выпускное отверстие служит для выпуска перемешанного сыпучего материал, и дверцу для закрывания выпускного отверстия, выполненную с возможностью перемещения между открытым и закрытым положениями;
вертикальный шнек в смесительной камере, имеющий стойку шнека, и верхний и нижний пролеты;
угловой нож, соединенный с внешней кромкой верхнего пролета, причем угловой нож содержит лезвие, ориентированное под углом вверх относительно смежного пролета, чтобы по меньшей мере частично резать разрыхленный сыпучий материал, образующий комки в смесительной камере.
2. Мешалка с вертикальным ротором по п. 1, которая дополнительно содержит по меньшей мере один секач, расположенный на внешней кромке шнека, для разрезания сыпучего материала, когда шнек вращается, причем указанный секач ориентирован под таким углом, что он расположен более параллельно полу смесительной камеры, чем угловой нож.
3. Мешалка с вертикальным ротором по п. 1, в которой угловой нож соединен с верхним пролетом шнека ниже верхней части этого пролета.
4. Мешалка с вертикальным ротором по п. 1, в которой лезвие ориентировано к полу смесительной камеры под углом, составляющим от 15° до 110°, от 25° до 90°, от 30° до 90°, от 30° до 60°, по меньшей мере около 30° или по меньшей мере около 45°.
5. Мешалка с вертикальным ротором по п. 1, в которой лезвие дополнительно
ориентировано так, чтобы втягивать сыпучий материал в пролет шнека.
6. Мешалка с вертикальным ротором по п. 5, в которой передний конец лезвия расположен дальше от стойки шнека, чем задний конец лезвия, чтобы втягивать сыпучий материал в пролет шнека.
7. Мешалка с вертикальным ротором по п. 1, в которой угловой нож дополнительно содержит:
соединительную пластину, которая содержит соединительную секцию шнека, предназначенную для соединения с пролетом шнека, и соединительную секцию предназначенную для соединения с лезвием.
8. Мешалка с вертикальным ротором по п. 2, в которой угловой нож установлен позади и в непосредственной близости от одного из секачей.
9. Мешалка с вертикальным ротором по п. 1, которая дополнительно содержит добавочный угловой нож.
10. Мешалка с вертикальным ротором по п. 9, в которой добавочный угловой нож соединен с нижним пролетом или с верхним пролетом шнека.
И. Мешалка с вертикальным ротором по п. 9, в которой добавочный угловой нож установлен позади углового ножа и в непосредственной близости от него.
12. Мешалка с вертикальным ротором по п. 2, в которой лезвие углового ножа и секач объединены в один нож.
13. Мешалка с вертикальным ротором по п. 1, в которой нижний пролет вертикального шнека имеет переднюю кромку и наружную кромку, образующая внешний контур нижнего пролета; причем вертикальный шнек дополнительно содержит
первое нижнее режущее лезвие, соединенное прямо или косвенно с нижним пролетом вертикального шнека в первой точке соединения, и расположенное так, чтобы проходить поблизости от задней кромки выпускного отверстия во время вращения шнека, чтобы резать материал, захваченный на задней кромке выпускного отверстия.
14. Мешалка с вертикальным ротором по п. 13, в которой первая точка соединения шнека расположена в непосредственной близости от передней кромки нижнего пролета.
15. Мешалка с вертикальным ротором по п. 13, в которой вертикальный шнек дополнительно содержит:
, второе нижнее режущее лезвие, соединенное прямо или косвенно с нижним пролетом вертикального шнека во второй точке соединения, и расположенное так, чтобы проходить поблизости от задней кромки выпускного отверстия во время вращения шнека, чтобы резать материал, захваченный на задней кромке выпускного отверстия;
причем первая точка соединения расположена в непосредственной близости от передней кромки нижнего пролета шнека, а вторая точка соединения расположена позади первой точки соединения.
16. Мешалка с вертикальным ротором по п. 13, в которой первое нижнее режущее лезвие ориентировано параллельно периферийной стенке у задней кромки отверстия.
17. Мешалка с вертикальным ротором по п. 15, в которой второе нижнее режущее лезвие ориентировано параллельно периферийной стенке у задней кромки отверстия.
18. Мешалка с вертикальным ротором по п. 13, в которой первое нижнее режущее лезвие ориентировано вертикально.
19. Мешалка с вертикальным ротором по п. 15, в которой второе нижнее режущее лезвие ориентировано вертикально.
20. Мешалка с вертикальным ротором по п. 13, в которой первое нижнее режущее лезвие содержит передний уголок с малым углом от 1 до 45 градусов или предпочтительно около 15 градусов.
21. Мешалка с вертикальным ротором по п. 15, в которой второе нижнее режущее
лезвие содержит передний уголок с малым углом, от 1 до 45 градусов или предпочтительно около 20 градусов.
22. Мешалка с вертикальным ротором по п. 13, в которой первое нижнее режущее лезвие установлено так, что задний конец первого секача расположен дальше от точки на стенке смесительной камеры, чем передний конец первого нижнего режущего лезвия при проходе мимо этой точки при вращении шнека.
23. Мешалка с вертикальным ротором по п. 15, в которой второе нижнее режущее лезвие установлено так, что задний конец второго нижнего режущего лезвия расположен дальше от точки на стенке смесительной камеры, чем передний конец второго нижнего режущего лезвия при проходе мимо этой точки при вращении шнека.
24. Мешалка с вертикальным ротором по п. 13, в которой вертикальный шнек дополнительно содержит:
ползун, соединенный с нижним пролетом шнека для направления сыпучего материала, причем указанный ползун содержит: передний уголок; нижнюю кромку; и
верхнюю кромку, противоположную нижней кромке;
причем ползун идет от нижнего пролета шнека за его внешнюю кромку в направлении периферийной стенки смесительной камеры; и
при этом первое нижнее режущее лезвие соединено с ползуном.
25. Мешалка с вертикальным ротором по п. 24, в которой вертикальный шнек дополнительно содержит:
второе нижнее режущее лезвие, соединенное с ползуном во второй точке соединения, и расположенное так, чтобы проходить поблизости от задней кромки выпускного отверстия при вращении шнека, для того, чтобы резать материал, захваченный на задней кромке выпускного отверстия;
причем первая точка соединения расположена поблизости от верхней кромки, а передний уголок ползуна и вторая точка соединения расположены позади первой точки соединения, поблизости от верхней кромки ползуна.
26. Мешалка с вертикальным ротором для перемешивания сыпучего материала, содержащая:
смесительную камеру для приема сыпучего материала, которая содержит пол, периферийную стенку, с дверцей, позволяющуей выпускать перемешанный сыпучий материал;
вертикальный шнек в смесительной камере, имеющий стойку шнека и верхний и нижний пролеты; и
распорную деталь, прямо или косвенно соединенную с нижним пролетом шнека, причем распорная деталь содержит компонент, идущий ниже нижнего пролета шнека и предназначенный для контакта с полом смесительной камеры.
27. Мешалка с вертикальным ротором по п. 26, в которой нижний пролет шнека дополнительно содержит первое нижнее режущее лезвие, соединенное прямо или косвенно с нижним пролетом вертикального шнека в первой точке соединения, расположенное так, чтобы проходить в непосредственной близости от задней кромки выпускного отверстия при вращении шнека, для того, чтобы резать материал, захваченный на задней кромке выпускного отверстия;
причем указанная распорная деталь уменьшает изгиб нижнего пролета, за счет чего исключается повреждение нижним режущим лезвием стенки смесительной камеры при вращении шнека.
/-20
f/Л?
ш л
[к \ \\х \
" _______ .
\\\ ммIX п
-300
240
Фиг, 1
Фиг. 2
311-
у ^
/ " л\* .
\ ( ) ' W
/ \ (J
\^ ^Ч. \ С о ^ч \ ^ ^ \
"Ч. " ^ч. \
-320
Lk Ik
U М *Л\.
305
Фиг. ЗА
315-
310
340
305-
Фиг. ЗВ
-325
-340
300
<зг и v "(tm) j л/-ч: ¦
-зоо N
-205
~^-240
240-'
-301
240
300*
-200
315ч
-21S
Фиг. 4
600
# \
IK \ V\ \
ж." ¦
\ \ . ________ \ w^/
4 ^ \ ^ \"~
120
Фиг. 5
ш \
т \ \\\ \ \\ч \
И ГШ МША
.......
\ I
\ ^ \ \
\ IUI
-so
Фигура 6
Фигура 7
Фигура 8
215
220
-240
210-у /
у _ .
f"7 /J\ ____
Л Щ \ I
\У€$У
- - -
Г1\
ч \
\\^ ХУк WW \ /ХУУ
......._ ~ ГУ.
200
-200
240 230 210
240
225
215
ФИГ. 9
410
............... _.....-^и
I II -^/-/ л#
100
\ ..
\7/L
ft ft)
r-О
Фигура 10A
•140
Фигура 10B
График перемешивания и выгрузки в мешалке без использования секачей
700
600
500
400
9:50:18
9:53:11
9:56:04
Вращающий момент (фунт-фут) Скорость (об/мин)
Мощность (л.с.)
9:58:57
Время
ФИГУРА 11А
График перемешивания и выгрузки в мешалке с использованием секачей
700
600
500
400
300
9:23:13
9:26:06
Время
9:28:58 ФИГУРА 11В
9:31:51
9:34:44
Вращающий момент (фунт-фут) Скорость (об/мин)
Мощность (л.с.)
ЕВРАЗИЙСКОЕ ПАТЕНТНОЕ ВЕДОМСТВО
ЕАПВ/ОП-2
ОТЧЕТ О ПАТЕНТНОМ ПОИСКЕ
(статья 15(3) ЕАПК и правило 42
Номер евразийской заявки: 200900490
Дата подачи: 27 апреля 2009 (27.04.2009) [ Дата испрашиваемого приоритета: 29 апреля 2008 (29,04.2008)
Название изобретения: Мешалка с вертикальным ротором для перемешивания сыпучего материала (варианты)
Заявитель:
ДЖЕИ-ЛОР ИНТЕРНЕШНЛ ИНК.
ИГ Некоторые пункты формулы не подлежат поиску (см. раздел I дополнительного листа) Единство изобретения не соблюдено (см. раздел II дополнительного листа)_
А. КЛАССИФИКАЦИЯ ПРЕДМЕТА ИЗОБРЕТЕНИЯ: А 01К 5/00 (2006.01)
B01F7/16 (2006.01) Согласно Международной патентной классификации (МПК) или национальной классификации и МПК
Б. ОБЛАСТЬ ПОИСКА:
Минимум просмотренной документации (система классификации и индексы МПК) _А01К 5/00, B01F 7/16, 7/24, 7/00, A01F 29/00_
Другая проверенная документация в той мере, в какой она включена в область поиска:
ДОКУМЕНТЫ, СЧИТАЮЩИЕСЯ РЕЛЕВАНТНЫМИ
Категория*
Ссылки на документы с указанием, где это возможно, релевантных частей
Относится к пункту №
А А А А
US 5863122 A (TAMMINGA JACOB R) 26.01.1999, фиг. 1-3, кол. 2-3
NL 1006275 A (LIET SPECIALS ENGINEERING В V) 14.12.1998, с. 1, фиг. 1-2 .
СА 2050630 Al (ALTEEN DISTRIBUTORS LTD) 05.03.1993, с. 4-5, фиг. 1-2
RU 2283577 С1 (ГОСУДАРСТВЕННОЕ НАУЧНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
"ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ И ПРОЕКТНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ МЕХАНИЗАЦИИ И ЭЛЕКТРИФИКАЦИИ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА" (ВНИПТИМЭСХ) 20.09.2006, с. 4-5, фиг. 1-2
1-27 1-27 1-27 1-27
Доследующие документы указаны в продолжении графы В_Щ данные о патентах-аналогах указаны в приложении
* Особые категории ссылочных документов: "А" документ, определяющий общий уровень техники "Е" более ранний документ, но опубликованный на дату
подачи евразийской заявки или после нее "О" документ, относящийся к устному раскрытию, экспонированию и т.д.
"Р" документ, опубликованный до даты подачи евразийской
заявки, но после даты испрашиваемого приоритета "D" документ, приведенный в евразийской заявке
"T" более поздний документ, опубликованный после даты приоритета и приведенный для понимания изобретения "X" документ, имеющий наиболее близкое отношение к предмету поиска, порочащий новизну или изобретательский уровень, взятый в отдельности
"Y" документ, имеющий наиболее близкое отношение к предмету поиска, порочащий изобретательский уровень в сочетании с другими документами той же категории " &" документ, являющийся патентом-аналогом "L" документ, приведенный в других целях__
Дата действительного завершения патентного поиска:_05 августа 2009 (05.08.2009)
Наименование и адрес Международного поискового органа: Федеральный институт промышленной собственности
РФ, 123995,Москва, Г-59, ГСП-5, Бережковская наб., д. 30-1 .Факс: 243-3337, телетайп: 114818 ПОДАЧА
Уполномоченное лицо :
Е.Р. Киреева
Телефон № (495) 240-58-88